JP2020112740A - Virtual image display device - Google Patents

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敏明 宮尾
Toshiaki Miyao
敏明 宮尾
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Abstract

To provide a virtual image display device that can be maintained in a more compact shape that fits into the head shape of an observer in widening an angle of view of an HMD.SOLUTION: A virtual image display device comprises an image element for displaying an image and a light guide member for guiding image light from the image element through reflection and transmission at a plurality of light guide surfaces. With regard to an incident side light guide surface and an emissive side light guide surface adjacent to each other, and an opposing light guide surface opposed to the incident side light guide surface and the emissive side light guide surface among a plurality of light guide surfaces, the thickness between the incident side light guide surface and the opposing light guide surface is set to be smaller than the thickness between the emissive side light guide surface and the opposing light guide surface.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイに代表される虚像表示装置に関する。 The present invention relates to a virtual image display device represented by a head mounted display.

ヘッドマウントディスプレイ等の虚像表示装置として、例えば特許文献1に示すように、観察者の眼前に映像光を導くための導光部材において、眼に近い側の平面とこれに接続する自由曲面とを、略段差無く接続させたものが知られている。なお、以下において、ヘッドマウントディスプレイをHMDとも記載する。 As a virtual image display device such as a head mounted display, as shown in, for example, Patent Document 1, in a light guide member for guiding image light in front of an observer's eye, a flat surface close to the eye and a free-form surface connected thereto are provided. It is known that they are connected with almost no step. In the following, the head mounted display is also referred to as HMD.

特開2017−111363号公報JP, 2017-111363, A

しかしながら、例えば、特許文献1に例示するような構成で、さらなる広画角化を行おうとした場合、導光部材において、映像光を反射させる面をより広くすることになり、導光部材全体のサイズも大きくなってしまう可能性がある。かかる事態を回避したい、という要請、すなわちHMDの広画角化に際して、製品全体を観察者(装着者)の頭部形状にフィットしたよりコンパクトな形状に維持したい、という要請がある。 However, for example, when an attempt is made to further widen the angle of view with the configuration illustrated in Patent Document 1, in the light guide member, the surface that reflects the image light is made wider, and the entire light guide member is The size may also increase. There is a demand for avoiding such a situation, that is, a demand for maintaining the entire product in a more compact shape that fits the head shape of the observer (wearer) when the angle of view of the HMD is widened.

本発明の一態様の虚像表示装置は、画像を表示する映像素子と、複数の導光面での反射及び透過により映像素子からの映像光を導光させる導光部材とを備え、複数の導光面のうち、隣接する入射側導光面と射出側導光面と、入射側導光面及び射出側導光面に対向する対向導光面とに関して、入射側導光面から対向導光面までの厚みが射出側導光面から対向導光面までの厚みよりも小さい。 A virtual image display device according to one aspect of the present invention includes a video element that displays an image and a light guide member that guides image light from the video element by reflection and transmission on a plurality of light guide surfaces. Among the light surfaces, with respect to the adjacent light guide surface on the incident side and light exit surface on the exit side, and the light guide surface opposed to the light guide surface on the incident side and the light guide surface on the exit side, the light guide surface on the incident side is opposed to the light guide surface on the opposite side. The thickness to the surface is smaller than the thickness from the exit side light guide surface to the opposing light guide surface.

実施形態に係る虚像表示装置の一例の外観を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining an appearance of an example of a virtual image display device concerning an embodiment. 虚像表示装置における光学系及び映像光の光路を示す平面断面図である。FIG. 3 is a plan sectional view showing an optical system and an optical path of image light in the virtual image display device. 虚像表示装置における導光装置の構成を考察するための概念的な平面断面図である。It is a conceptual plan sectional view for considering the configuration of the light guide device in the virtual image display device. 導光装置の構成について比較するための概念図である。It is a conceptual diagram for comparing about the structure of a light guide device. 厚みの比と導光部長との関係について示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ratio of thickness and the light guide part length. 周辺光の光路の観点から導光装置の構成を考察するための概念図である。It is a conceptual diagram for considering the structure of a light guide device from the viewpoint of the optical path of ambient light. 図6の一部を抽出した概念図である。It is a conceptual diagram which extracted a part of FIG. 図6の別の一部を抽出した概念図である。It is a conceptual diagram which extracted another part of FIG. 実施例1の虚像表示装置を示す平面断面図である。3 is a plan sectional view showing the virtual image display device of Example 1. FIG. 実施例1に関する厚みの比と導光部長との関係について示すグラフである。5 is a graph showing a relationship between a thickness ratio and a light guide length regarding Example 1. 実施例2に関する厚みの比と導光部長との関係について示すグラフである。9 is a graph showing a relationship between a thickness ratio and a light guide length regarding Example 2. 実施例3に関する厚みの比と導光部長との関係について示すグラフである。9 is a graph showing a relationship between a thickness ratio and a light guide length regarding Example 3.

以下、図1等を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る虚像表示装置について、詳細に説明する。 Hereinafter, a virtual image display device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 and the like.

図1等に示すように、本実施形態の虚像表示装置100は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイ(HMD)であり、この虚像表示装置100を装着した観察者又は使用者に対して虚像による画像光(映像光)を視認させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができる。つまり、映像光と外界光とを同時に視認させることができる。虚像表示装置100は、第1表示装置100Aと、第2表示装置100Bと、フレーム部102とを備える。 As shown in FIG. 1 and the like, the virtual image display device 100 according to the present embodiment is a head mounted display (HMD) having an appearance like glasses, and for an observer or a user wearing the virtual image display device 100. The image light (image light) by the virtual image can be visually recognized, and the observer can visually see or observe the outside world image. That is, the image light and the external light can be visually recognized at the same time. The virtual image display device 100 includes a first display device 100A, a second display device 100B, and a frame unit 102.

第1表示装置100A及び第2表示装置100Bは、左眼用と右眼用の虚像をそれぞれ形成する部分であり、観察者の眼前を透視可能に覆う第1及び第2光学部材101a,101bと、第1及び第2像形成本体部105a,105bとをそれぞれ備える。第1及び第2像形成本体部105a,105bについては、後述するが、表示装置(映像素子)や投射レンズ等の像形成のための光学系やこれらの光学系を収納する部材等でそれぞれ構成されている。なお、表示装置(映像素子)や投射レンズ等は、カバー状の外装部材(ケース部材)105dにより覆われることで、支持・収納されている。第1及び第2光学部材101a,101bは、第1及び第2像形成本体部105a,105bで形成される映像光を導光させるとともに外界光と映像光とを重複して視認させる導光部であり、導光部材を含む導光装置を構成している。以下、第1光学部材101aまたは第2光学部材101bを導光装置20ともする。なお、第1表示装置100A及び第2表示装置100Bは、単独でも虚像表示装置として機能する。 The first display device 100A and the second display device 100B are portions that form a virtual image for the left eye and a virtual image for the right eye, respectively, and first and second optical members 101a and 101b that cover the viewer's eye in a see-through manner. , And first and second image forming main body portions 105a and 105b, respectively. The first and second image forming main body portions 105a and 105b will be described later, but each is composed of an optical system for image formation such as a display device (video element) and a projection lens, a member that accommodates these optical systems, and the like. Has been done. Note that the display device (video element), the projection lens, and the like are supported and housed by being covered with a cover-shaped exterior member (case member) 105d. The first and second optical members 101a and 101b guide the image light formed by the first and second image forming main bodies 105a and 105b, and at the same time, allow the external light and the image light to overlap and be visually recognized. And constitutes a light guide device including the light guide member. Hereinafter, the first optical member 101a or the second optical member 101b is also referred to as the light guide device 20. It should be noted that the first display device 100A and the second display device 100B independently function as a virtual image display device.

フレーム部102は、平面視でU字状に折れ曲がった細長い部材であり、第1光学部材101aと第2光学部材101bとの双方すなわち一対の導光装置20に接続して設けられる肉厚構造の中央部102aと、中央部102aから第1及び第2光学部材101a,101bに沿って延び、さらに、U字状に折れ曲がった箇所を形成する支持体102bとを有している。 The frame portion 102 is an elongated member that is bent in a U shape in a plan view, and has a thick structure that is provided by being connected to both the first optical member 101a and the second optical member 101b, that is, the pair of light guide devices 20. It has a central portion 102a and a support body 102b extending from the central portion 102a along the first and second optical members 101a and 101b, and further forming a U-shaped bent portion.

なお、フレーム部102の左右両端から後方に延びるつる部分であるテンプル104が設けられており、観察者の耳やこめかみ等に当接させ支持するものとして用いることができる。 A temple 104, which is a hanging portion extending rearward from both left and right ends of the frame portion 102, is provided, and the temple 104 can be used as a member that comes into contact with and supports an ear or temple of an observer.

以下、図2の平面断面図を参照して、虚像表示装置100における映像光GLの導光のための構造等について、一例を概念的に説明する。図2は、第1表示装置100Aの一部を示す図であり、特に光学系の部分を抽出したものとなっている。なお、映像光GLの導光を行うための装置は、既述のように、第1表示装置100A及び第2表示装置100B(図1参照)であるが、第1表示装置100A及び第2表示装置100Bとは、左右対称で同等の構造を有するため、第1表示装置100Aについてのみ説明し、第2表示装置100Bについては説明を省略する。 Hereinafter, an example of a structure for guiding the image light GL in the virtual image display device 100 will be conceptually described with reference to the plan sectional view of FIG. 2. FIG. 2 is a diagram showing a part of the first display device 100A, and in particular, an optical system part is extracted. Although the devices for guiding the image light GL are the first display device 100A and the second display device 100B (see FIG. 1) as described above, the first display device 100A and the second display device Since the device 100B has a bilaterally symmetrical and equivalent structure, only the first display device 100A will be described, and the description of the second display device 100B will be omitted.

図2に示すように、第1表示装置100Aは、映像光GLを形成する画像表示装置80と、図示を省略する鏡筒に収納される結像用の投射レンズLSを含む投射光学系30と、画像表示装置80及び投射レンズLSを経た映像光GLを導光する導光装置20とを備える。導光装置20は、導光及び透視用の導光部材10と、透視用の光透過部材50とで構成されている。ここでは、例えば、第1表示装置100Aは、水平画角25°以上の広画角な映像表示を行うものとする。 As shown in FIG. 2, the first display device 100A includes an image display device 80 that forms the image light GL, and a projection optical system 30 including a projection lens LS for image formation housed in a lens barrel (not shown). The image display device 80 and the light guide device 20 that guides the image light GL that has passed through the projection lens LS. The light guide device 20 includes a light guide member 10 for light guiding and see-through, and a light transmitting member 50 for see-through. Here, for example, it is assumed that the first display device 100A displays an image with a wide angle of view of 25° or more in the horizontal angle of view.

画像表示装置80は、例えば有機EL等の自発光型の素子で構成される映像素子(映像表示素子)とすることができる。また、画像表示装置80は、例えば透過型の空間光変調装置である映像表示素子のほか、映像表示素子へ照明光を射出するバックライトである照明装置や動作を制御する駆動制御部を有する構成としてもよい。なお、画像表示装置80は、矩形状であり、矩形状の像面IPを形成して、像面IPの各位置から映像光GLを射出する。ここでは、像面IPの法線方向は、投射光学系30を構成する投射レンズLSの光軸AXが延びる光軸方向に一致しているものとする。 The image display device 80 can be, for example, a video element (video display element) including a self-luminous element such as an organic EL. Further, the image display device 80 includes, for example, a video display element that is a transmissive spatial light modulator, a lighting device that is a backlight that emits illumination light to the video display element, and a drive control unit that controls the operation. May be The image display device 80 has a rectangular shape, forms a rectangular image plane IP, and emits the image light GL from each position of the image plane IP. Here, it is assumed that the normal line direction of the image plane IP coincides with the optical axis direction in which the optical axis AX of the projection lens LS forming the projection optical system 30 extends.

また、図示のように、画像表示装置80の像面IPから射出される映像光GLのうち、像面IPの中心部CCから射出される成分光GLcの主光線の成分を成分PRcとし、周辺部PPから射出される成分光GLpの主光線の成分を成分PRpとする。図示のように、眼の位置EYにおいて、中心側からの成分光GLcは、角度の無い正面方向から入射するのに対して、周辺側からの成分光GLpは、角度の大きな状態で入射する。つまり、映像光GLの広画角化を図る上では、周辺側からの成分光GLpについて考察する必要がある。本実施形態では、成分光GLpを代表して、成分光GLpの主光線の成分PRpの光路について後述する。 Further, as shown in the figure, of the image light GL emitted from the image plane IP of the image display device 80, the component of the principal ray of the component light GLc emitted from the center CC of the image plane IP is the component PRc, and the periphery thereof is The component of the principal ray of the component light GLp emitted from the portion PP is referred to as the component PRp. As shown, at the eye position EY, the component light GLc from the center side is incident from the front direction without an angle, whereas the component light GLp from the peripheral side is incident at a large angle. That is, in order to widen the angle of view of the image light GL, it is necessary to consider the component light GLp from the peripheral side. In the present embodiment, the optical path of the component PRp of the chief ray of the component light GLp will be described below as a representative of the component light GLp.

投射光学系30は、構成要素として、例えば入射側光軸AXが延びる方向に沿って並ぶ複数の光学素子を備えて構成される投射レンズLSを有し、投射レンズLSが、不図示の鏡筒といった光学部品保持部材によって収納・支持されている。図示の例では、投射レンズLSは、4つのレンズLS1〜LS4で構成されている。レンズLS1〜LS4のうちには、例えば非軸対称な非球面(非軸対称非球面)と軸対称な非球面(軸対称非球面)との双方を含む非球面レンズで構成するものが含まれている。つまり、投射レンズLSは、非対称光学系を構成している。これにより、導光装置20を構成する導光部材10の一部と協働して導光部材10の内部に表示像に対応する中間像を形成するものとすることができる。投射レンズLSは、画像表示装置80で形成された映像光GLを導光装置20に向けて投射し入射させる。なお、詳細な説明は省略するが、投射レンズLSを収納する鏡筒は、図1の外装部材105dに収納・支持されている。 The projection optical system 30 has, as a constituent element, a projection lens LS including, for example, a plurality of optical elements arranged along the direction in which the incident side optical axis AX extends, and the projection lens LS is a lens barrel (not shown). It is stored and supported by such an optical component holding member. In the illustrated example, the projection lens LS is composed of four lenses LS1 to LS4. The lenses LS1 to LS4 include, for example, those configured by an aspherical lens including both an axisymmetric aspherical surface (axisymmetric aspherical surface) and an axisymmetric aspherical surface (axisymmetric aspherical surface). ing. That is, the projection lens LS constitutes an asymmetrical optical system. Thereby, an intermediate image corresponding to a display image can be formed inside the light guide member 10 in cooperation with a part of the light guide member 10 that constitutes the light guide device 20. The projection lens LS projects the image light GL formed by the image display device 80 toward the light guide device 20 and makes it enter. Although a detailed description is omitted, the lens barrel that houses the projection lens LS is housed and supported by the exterior member 105d in FIG.

導光装置20は、既述のように、導光及び透視用の導光部材10と、透視用の光透過部材50とで構成されている。また、導光装置20は、表面部分に保護層であるハードコート層が設けられていることによって本体部材が被覆され、保護されている。光透過部材50は、導光部材10の透視機能を補助する部材(補助光学ブロック)、すなわち光透過部であり、導光部材10と一体的に固定され1つの導光装置20となっている。導光装置20は、例えば鏡筒等の光学部品保持部材にネジ止めされることにより、投射レンズLSに対して精度よく位置決め固定されている。 As described above, the light guide device 20 is composed of the light guide member 10 for light guiding and see-through, and the light transmitting member 50 for see-through. Further, the light guide device 20 has the main body member covered and protected by the hard coat layer being a protective layer provided on the surface portion. The light transmitting member 50 is a member (auxiliary optical block) that assists the see-through function of the light guide member 10, that is, a light transmitting portion, and is integrally fixed to the light guide member 10 to form one light guide device 20. .. The light guide device 20 is accurately positioned and fixed to the projection lens LS by being screwed to an optical component holding member such as a lens barrel.

導光部材10は、光学的な機能を有する側面として、第1〜第5面S11〜S15を有している。これらのうち、第1面S11と第4面S14とが隣接し、第3面S13と第5面S15とが隣接する。また、第1面S11と第3面S13との間に第2面S12が配置されている。第2面S12の表面には、ハーフミラー層が付随して設けられている。このハーフミラー層は、光透過性を有する反射膜(半透過反射膜)であり、金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成され映像光に対する反射率が適宜設定されている。つまり、導光部材10が、観察者の装着時において眼前を覆う透過型反射面を有している。また、第1〜第5面S11〜S15のうち、第3面S13や第1面S11は、平面である。すなわち、これらは、導光部材10の平面部に形成されている。一方、第2面S12、第4面S14及び第5面S15は、自由曲面である。すなわち、これらは、導光部材10の自由曲面部に形成されている The light guide member 10 has first to fifth surfaces S11 to S15 as side surfaces having an optical function. Of these, the first surface S11 and the fourth surface S14 are adjacent to each other, and the third surface S13 and the fifth surface S15 are adjacent to each other. Further, the second surface S12 is arranged between the first surface S11 and the third surface S13. A half mirror layer is additionally provided on the surface of the second surface S12. The half mirror layer is a light-transmitting reflective film (semi-transmissive reflective film), and is formed by depositing a metal reflective film or a dielectric multilayer film, and the reflectance for image light is appropriately set. That is, the light guide member 10 has a transmissive reflection surface that covers the front of the eye when the observer wears it. Further, among the first to fifth surfaces S11 to S15, the third surface S13 and the first surface S11 are flat surfaces. That is, these are formed on the flat surface portion of the light guide member 10. On the other hand, the second surface S12, the fourth surface S14, and the fifth surface S15 are free-form surfaces. That is, these are formed on the free-form surface of the light guide member 10.

また、上記の場合、導光部材10は、第1〜第5面S11〜S15により、映像光GLの導光を行う複数の導光面が形成されている、すなわち当該複数の導光面での反射及び透過により、投射光学系30を経た画像表示装置80からの映像光を導光させている、と捉えることができる。 Further, in the above case, the light guide member 10 is formed with a plurality of light guide surfaces for guiding the image light GL by the first to fifth surfaces S11 to S15, that is, with the plurality of light guide surfaces. It can be understood that the image light from the image display device 80 passing through the projection optical system 30 is guided by the reflection and transmission of the light.

さらに、この場合、複数の導光面である第1〜第5面S11〜S15のうち、隣接する第4面S14と第1面S11とについて、相対的に画像表示装置80に近い側、すなわち光路上流側に位置する第4面S14を、映像光を入射させる側に位置する入射側導光面IGと捉え、相対的に観察者の眼の位置EYに近い側、すなわち光路下流側に位置する第1面S11を、映像光を射出させる側に位置する射出側導光面OGと捉えることもできる。 Further, in this case, among the first to fifth surfaces S11 to S15 that are the plurality of light guide surfaces, the adjacent fourth surface S14 and first surface S11 are relatively closer to the image display device 80, that is, The fourth surface S14 located on the upstream side of the optical path is regarded as the incident side light guide surface IG located on the side on which the image light is incident, and is located on the side relatively close to the eye position EY of the observer, that is, on the downstream side of the optical path. The first surface S11 to be turned on can also be regarded as the exit side light guide surface OG located on the side where the image light is exited.

また、複数の導光面である第1〜第5面S11〜S15のうち、第4面S14及び第1面S11に対して対向するように配置される第3面S13は、入射側導光面IG及び射出側導光面OGに対向する対向導光面OPと捉えることができる。 Further, among the first to fifth surfaces S11 to S15, which are a plurality of light guide surfaces, the third surface S13, which is arranged so as to face the fourth surface S14 and the first surface S11, is an incident side light guide. It can be regarded as an opposed light guide surface OP that faces the surface IG and the exit side light guide surface OG.

特に、本実施形態では、上記のような入射側導光面IG、射出側導光面OG及び対向導光面OPに関して、入射側導光面IGから対向導光面OPまでの厚みが、射出側導光面OGから対向導光面OPまでの厚みよりも小さいものとなっている。 In particular, in the present embodiment, regarding the incident side light guide surface IG, the exit side light guide surface OG, and the counter light guide surface OP as described above, the thickness from the incident side light guide surface IG to the counter light guide surface OP is It is smaller than the thickness from the side light guide surface OG to the opposite light guide surface OP.

また、本実施形態では、上記のような配置関係の形成のため、導光部材10は、隣接する入射側導光面IGと射出側導光面OGとの間に段差部SPを有している。段差部SPは、入射側導光面IGと射出側導光面OGとの間に段差がある状態において、これらを連続的に繋ぐ部分であり、入射側導光面IGと射出側導光面OGとを繋ぐための接続面SSを有している。以上を言い換えると、本実施形態では、導光部材10において、段差部SPを設けていることで、入射側導光面IGと射出側導光面OGとで、対向導光面OPまでの距離で規定される厚みに差を生じさせた態様となっている。なお、段差部SPは、導光部材10の厚み方向について例えば2.5mm以上の厚みの差を生じさせるような形状とし、さらに、必要に応じて、接続面SS、または接続面SSの近傍に、黒色塗装やシボ加工(砂刷り)が施されていてもよい。また、接続面SSについては、例えば射出側導光面OGの法線方向を基準として3°〜10°のテーパー角を設けて両者を繋ぐような形状とすることができる。接続面SSあるいはその近傍について、上記のような構成としておくことで、外界光や映像光の不要成分の意図しない反射等に起因する迷光の発生を抑制できる。 Further, in the present embodiment, in order to form the above-described arrangement relationship, the light guide member 10 has the step portion SP between the adjacent incident-side light guide surface IG and exit-side light guide surface OG. There is. The step portion SP is a portion that continuously connects the incident-side light guide surface IG and the exit-side light guide surface OG when there is a step between the incident-side light guide surface IG and the exit-side light guide surface OG. It has a connection surface SS for connecting to the OG. In other words, in the present embodiment, since the light guide member 10 is provided with the step portion SP, the distance between the incident light guide surface IG and the exit light guide surface OG to the opposing light guide surface OP. This is a mode in which there is a difference in the thickness specified by. The step portion SP has a shape that causes a difference in thickness of, for example, 2.5 mm or more in the thickness direction of the light guide member 10, and further, if necessary, in the connection surface SS or in the vicinity of the connection surface SS. Alternatively, it may be black-painted or embossed (sanded). Further, the connection surface SS can be formed into a shape that connects the two by providing a taper angle of 3° to 10° with reference to the normal direction of the exit side light guide surface OG. By configuring the connection surface SS or the vicinity thereof as described above, it is possible to suppress generation of stray light due to unintended reflection of unnecessary components of external light and image light.

また、上記した導光部材10について、見方を変えると、導光部材10は、複数の導光面のうち、外界光の入射側と反対側(すなわち観察者側)に配置されかつ隣接する入射側導光面IGと射出側導光面OGとにおいて、射出側導光面OGを入射側導光面IGよりも張り出させた形状(入射側導光面IGを射出側導光面OGよりも凹ませた形状)を有している。 Further, when the viewpoint of the above-mentioned light guide member 10 is changed, the light guide member 10 is arranged on the opposite side of the plurality of light guide surfaces from the incident side of the external light (that is, the observer side) and is adjacent to the incident side. In the side light guide surface IG and the exit side light guide surface OG, the shape in which the exit side light guide surface OG is projected more than the entrance side light guide surface IG (the entrance side light guide surface IG is more than the exit side light guide surface OG. Also has a recessed shape).

光透過部材50は、既述のように導光部材10と一体的に固定され1つの導光装置20となっており、導光部材10の透視機能を補助する部材(補助光学ブロック)である。光透過部である光透過部材50は、光学的な機能を有する側面として、第1透過面S51と、第2透過面S52と、第3透過面S53とを有する。第2透過面S52は、第1透過面S51と第3透過面S53との間に配置されている。第1透過面S51は、導光部材10の第1面S11を延長した面上にあり、第2透過面S52は、第2面S12に対して接合され一体化されている曲面であり、第3透過面S53は、導光部材10の第3面S13を延長した面上にある。言い換えると、第1面S11と第1透過面S51とが隣接し、同様に、第3面S13と第3透過面S53とが隣接しており、いずれも面一に位置合わせされた状態となった滑らかな面を形成している。 As described above, the light transmission member 50 is integrally fixed to the light guide member 10 to form one light guide device 20, and is a member (auxiliary optical block) that assists the see-through function of the light guide member 10. .. The light transmitting member 50, which is a light transmitting portion, has a first transmitting surface S51, a second transmitting surface S52, and a third transmitting surface S53 as side surfaces having an optical function. The second transmission surface S52 is arranged between the first transmission surface S51 and the third transmission surface S53. The first transmission surface S51 is on a surface that is an extension of the first surface S11 of the light guide member 10, and the second transmission surface S52 is a curved surface that is joined and integrated with the second surface S12. The three-transmission surface S53 is on a surface that is an extension of the third surface S13 of the light guide member 10. In other words, the first surface S11 and the first transmissive surface S51 are adjacent to each other, and similarly, the third surface S13 and the third transmissive surface S53 are adjacent to each other, both of which are aligned flush with each other. It forms a smooth surface.

以下、図2を参照して映像光GLの光路について概略説明する。導光部材10は、投射レンズLSから映像光GLを入射させるとともに第1〜第5面S11〜S15での反射等により観察者の眼に向けて導光する。具体的には、投射レンズLSからの映像光GLは、まず、第4面S14に入射して第5面S15で反射され、第4面S14に内側から再度入射して全反射され、第3面S13に入射して全反射され、第1面S11に入射して全反射される。第1面S11で全反射された映像光GLは、第2面S12に入射し、第2面S12に設けたハーフミラー層を部分的に透過しつつも部分的に反射されて第1面S11に再度入射して通過する、すなわち第1面S11を透過する。第1面S11を通過した映像光GLは、観察者の眼又はその等価位置EYに略平行光束として入射する。つまり、観察者は、虚像としての映像光GLにより画像を観察することになる。 Hereinafter, the optical path of the image light GL will be briefly described with reference to FIG. The light guide member 10 allows the image light GL to enter from the projection lens LS and guides the image light GL toward the eyes of the observer by reflection on the first to fifth surfaces S11 to S15. Specifically, the image light GL from the projection lens LS first enters the fourth surface S14 and is reflected by the fifth surface S15, and again enters the fourth surface S14 from the inside and is totally reflected. It is incident on the surface S13 and totally reflected, and is incident on the first surface S11 and totally reflected. The image light GL totally reflected by the first surface S11 is incident on the second surface S12 and partially reflected while being partially transmitted through the half mirror layer provided on the second surface S12. Re-enters and passes through, that is, passes through the first surface S11. The image light GL that has passed through the first surface S11 is incident on the eye of the observer or its equivalent position EY as a substantially parallel light flux. That is, the observer observes the image with the image light GL as the virtual image.

また、導光装置20は、上述したように導光部材10により観察者に映像光を視認させるとともに、導光部材10と光透過部材50との協働により観察者に歪みの少ない外界像を観察させるものとなっている。この際、第3面S13と第1面S11とが互いに略平行な平面(視度略0)となっていることで、外界光について、収差等をほとんど生じない。また、同様に、第3透過面S53と第1透過面S51とが互いに略平行な平面となっている。さらに、第3透過面S53と第1面S11とが互いに略平行な平面となっていることで、収差等をほとんど生じない。以上により、観察者は、光透過部材50越しに歪みのない外界像を観察することになる。 Further, the light guide device 20 allows the observer to visually recognize the image light through the light guide member 10 as described above, and the cooperation of the light guide member 10 and the light transmission member 50 allows the observer to form an external image with less distortion. It is supposed to be observed. At this time, since the third surface S13 and the first surface S11 are planes that are substantially parallel to each other (diopter is substantially 0), aberrations and the like hardly occur in the external light. Similarly, the third transmitting surface S53 and the first transmitting surface S51 are planes that are substantially parallel to each other. Furthermore, since the third transmitting surface S53 and the first surface S11 are planes that are substantially parallel to each other, aberrations and the like hardly occur. As described above, the observer observes the distortion-free external image through the light transmitting member 50.

以上のように、本実施形態では、導光部材10の内部において、画像表示装置80からの映像光を、既述のように、少なくとも2回の全反射を含む第1面S11から第5面S15までにおける5回の反射によって導光している。これにより、映像光の表示と外界光を視認させるシースルーとを両立させ、かつ、映像光GLの収差の補正を行うことが可能になる。 As described above, in the present embodiment, in the inside of the light guide member 10, the image light from the image display device 80, as described above, includes the first surface S11 to the fifth surface including the total reflection at least twice. Light is guided by five reflections up to S15. This makes it possible to achieve both display of image light and see-through for visually recognizing external light, and to correct aberration of the image light GL.

なお、上記のような構成は、図1に示す第2表示装置100Bにおいても同様となっている。これにより、左右の眼にそれぞれ対応した画像をそれぞれ形成することが可能となっている。 The above-described configuration is the same in the second display device 100B shown in FIG. This makes it possible to form images corresponding to the left and right eyes, respectively.

本実施形態では、以上のようにして映像光GLの導光を行う導光装置20において、既述のように、段差部SPによって段差を設けることで、射出側導光面OGから対向導光面OPまでの厚みhと、入射側導光面IGから対向導光面OPまでの厚みhとについて差を生じさせる構成となっている。すなわち、h>hとなるようにしている。これにより、導光部材10の小型化を図ることで、表示させる映像の広画角化に際して、観察者の頭部形状にフィットしたよりコンパクトな形状に維持できるようにしている。 In the present embodiment, in the light guide device 20 that guides the image light GL as described above, by providing the step by the step portion SP as described above, the opposite light guide from the exit side light guide surface OG. The thickness h 1 to the surface OP and the thickness h 2 from the incident side light guide surface IG to the counter light guide surface OP are configured to be different from each other. That is, h 1 >h 2 is set. As a result, by downsizing the light guide member 10, it is possible to maintain a more compact shape that fits the shape of the observer's head when the angle of view of the displayed image is widened.

本実施形態のような場合を含む眼の並ぶ方向である左右方向(水平方向)に沿って導光装置を延ばして、映像光を観察者の耳側から眼前に導く構成のHMDの場合、特に、導光部分のサイズの調整が重要となる。小さすぎれば観察者の顔が入らなくなり、大きすぎると、見栄え等のデザイン性の問題さらには、装着の困難性等を招くからである。特に、広画角化を行おうとした場合、導光部材において、映像光を反射させる面をより広くすることになり、導光部材のサイズ延いては装置全体のサイズも大きくなってしまう傾向になる。 In the case of an HMD having a configuration in which the light guide device is extended along the left-right direction (horizontal direction), which is the direction in which the eyes are arranged, including the case as in the present embodiment, and the image light is guided from the ear side of the observer to the front of the eye It is important to adjust the size of the light guide part. This is because if it is too small, the observer's face will not fit, and if it is too large, it will lead to problems in design such as appearance, and further, difficulty in mounting. In particular, when an attempt is made to widen the angle of view, the surface of the light guide member that reflects the image light becomes wider, and the size of the light guide member and the size of the entire device tend to increase. Become.

特に、サイズについて端的には、図2に例示する長さLLc、すなわち導光部材10における映像光GLの入口から出口までの長さが問題となる。より具体的には、導光部材10として適切なサイズを維持するには、長さLLcに例示するような映像光GLの基準入射位置から基準射出位置までの距離が、54mm程度かそれ以下となっていることが分かっており、広画角化した場合であっても、この長さ程度に抑えることが望ましい。しかしながら、広画角化を図ろうとすると、まず、導光部材10のうち、眼に近い光射出側については、画角の維持や、アイリング、アイレリーフの確保等の観点から、ある程度大きくせざるを得ない。さらに、シースルーの観点から、光射出側では、反射面の形状についても制約がある。このため、広画角化に伴う大型化を抑制するための構成とすることが難しいと考えられる。つまり、光射出側の厚みhについては、広画角化に伴い必要となるサイズが決まってしまい、変更し難い。そこで、本実施形態では、光射出側の厚みhに対して光入射側の厚みhに差を設けることで、広画角化において、長さLLcに相当する導光部材10の長さを適切な範囲内とすることを達成させる構成としている。なお、以下では、長さLLcに相当する導光部材10の長さを導光部長と呼び、導光部長については、適宜定義をする。 In particular, regarding the size, the length LLc illustrated in FIG. 2, that is, the length from the entrance to the exit of the image light GL in the light guide member 10 becomes a problem. More specifically, in order to maintain an appropriate size as the light guide member 10, the distance from the reference incident position to the reference emission position of the image light GL as exemplified by the length LLc is about 54 mm or less. It is known that even if the angle of view is widened, it is desirable to suppress the length to about this value. However, in order to widen the angle of view, first of all, the light-exiting side of the light guide member 10 close to the eye should be enlarged to some extent from the viewpoints of maintaining the angle of view, eye ring, and ensuring eye relief. I have no choice. Further, from the viewpoint of see-through, there is a restriction on the shape of the reflecting surface on the light emission side. For this reason, it is considered difficult to adopt a configuration for suppressing an increase in size associated with a wider angle of view. In other words, the thickness h 1 on the light emission side is difficult to change because the size required for widening the angle of view is determined. Therefore, in this embodiment, by providing a difference in the thickness h 2 of the light incident side with respect to the thickness h 1 of the light emitting side, the angle of view, the length of the light guide member 10 corresponding to the length LLc Is set to be within an appropriate range. Note that, hereinafter, the length of the light guide member 10 corresponding to the length LLc is referred to as a light guide section length, and the light guide section length is defined as appropriate.

以下、図3に示す概念的な平面断面図等を参照して、映像光GLのうち中心光としての成分光GLcの主光線の成分PRcの光路を辿ることで、虚像表示装置100のうち、導光装置20のサイズに関して、より具体的には、導光部材10の導光部長について、考察する。 Hereinafter, referring to the conceptual plan sectional view and the like shown in FIG. 3, by tracing the optical path of the component PRc of the principal ray of the component light GLc as the central light of the image light GL, the virtual image display device 100 Regarding the size of the light guide device 20, more specifically, the length of the light guide portion of the light guide member 10 will be considered.

ここでは、前提として、図3に例示する導光装置20あるいは導光部材10において、説明の簡略化のため、次のような近似をしている。 Here, as a premise, in the light guide device 20 or the light guide member 10 illustrated in FIG. 3, the following approximation is made for simplification of description.

まず、導光部材10を構成する複数の導光面である第1〜第5面S11〜S15に関しては、平面で近似している。特に、これらのうち、射出側導光面OGである第1面S11とこれに対向する対向導光面OPである第3面S13は、互いに平行な平面であるものとする。さらに、入射側導光面IGである第4面S14とこれに対向する対向導光面OPである第3面S13も、互いに平行な平面であるものとする。すなわち、第4面S14は、本来自由曲面である、すなわち導光部材10の自由曲面部に形成されているが、図3の例では平面とみなしている。なお、以上を前提とした場合、第1面S11、第3面S13及び第4面S14は、互いに平行となる。さらに、第2面S12と第5面S15とについては、第1面S11と第2面S12とがなす角と、第4面S14と第5面S15とがなす角とが等しい平面であるものとする。 First, the first to fifth surfaces S11 to S15, which are the plurality of light guide surfaces constituting the light guide member 10, are approximated by planes. In particular, among these, the first surface S11 that is the exit side light guide surface OG and the third surface S13 that is the opposite light guide surface OP that faces the first surface S11 are planes that are parallel to each other. Furthermore, the fourth surface S14, which is the incident side light guide surface IG, and the third surface S13, which is the opposite light guide surface OP that faces the fourth surface S14, are also planes that are parallel to each other. That is, the fourth surface S14 is originally a free curved surface, that is, formed on the free curved surface portion of the light guide member 10, but is regarded as a flat surface in the example of FIG. If the above is premised, the first surface S11, the third surface S13, and the fourth surface S14 are parallel to each other. Further, regarding the second surface S12 and the fifth surface S15, the angle formed by the first surface S11 and the second surface S12 and the angle formed by the fourth surface S14 and the fifth surface S15 are equal to each other. And

次に、映像光GLに関して、中心光としての成分光GLcの主光線の成分PRcが、入射側光軸AXに等しい光路を通り、平面である第4面S14に対して、垂直入射しているものとする。この場合、上記第1〜第5面S11〜S15の条件から、主光線の成分PRcは、各面S11〜S15を経て第1面S11から垂直方向に射出されることになる。さらに、この場合、主光線の成分PRcの第1面S11、第3面S13及び第4面S14に対する反射角度は常に等しくなる。ここでは、この反射角を反射角αとする。なお、この場合、第1面S11と第2面S12とがなす角は、α/2となる。また、射出に際して、成分PRcの光路は、観察者の視軸OXに等しく、アイリングの中心点CT、すなわち観察者の理想上の瞳の中心となる点を通過している。 Next, with respect to the image light GL, the principal ray component PRc of the component light GLc as the central light passes through the optical path equal to the incident side optical axis AX and is vertically incident on the fourth surface S14 which is a flat surface. I shall. In this case, under the conditions of the first to fifth surfaces S11 to S15, the principal ray component PRc is emitted in the vertical direction from the first surface S11 via the surfaces S11 to S15. Furthermore, in this case, the reflection angles of the principal ray component PRc with respect to the first surface S11, the third surface S13, and the fourth surface S14 are always the same. Here, this reflection angle is referred to as a reflection angle α. In this case, the angle formed by the first surface S11 and the second surface S12 is α/2. Further, at the time of emission, the optical path of the component PRc is equal to the visual axis OX of the observer, and passes through the center point CT of the eye ring, that is, the point that is the center of the observer's ideal pupil.

ここで、図示のように、互いに第1面S11、第3面S13及び第4d面S14の法線方向をZ方向とし、第1面S11、第3面S13及び第4面S14の面内方向のうち、眼の並ぶ水平方向をX方向とする。この場合、Z方向は、第1面S11または第4面S14から第3面S13までの距離を規定する方向となり、これを導光部材10の厚さ方向とする。つまり、図示のように、射出側導光面OG(第1面S11)から対向導光面OP(第3面S13)までの厚みhと、入射側導光面IG(第4面S14)から対向導光面OPまでの厚みhとについては、Z方向についての距離で定義される。 Here, as illustrated, the normal direction of the first surface S11, the third surface S13, and the fourth d surface S14 is the Z direction, and the in-plane directions of the first surface S11, the third surface S13, and the fourth surface S14 are the same. Of these, the horizontal direction in which the eyes are lined up is the X direction. In this case, the Z direction is a direction that defines the distance from the first surface S11 or the fourth surface S14 to the third surface S13, and this is the thickness direction of the light guide member 10. That is, as illustrated, the thickness h 1 from the exit side light guide surface OG (first surface S11) to the opposing light guide surface OP (third surface S13) and the incident side light guide surface IG (fourth surface S14). for the thickness h 2 of to the opposite light guide surface OP from it is defined as the distance in the Z direction.

さらに、以上の前提において、導光部材10の導光部長Lの定義に関して、主光線の成分PRcの基準入射位置から基準射出位置までを基準とすべく図示のようなものとする。すなわち、入射側光軸AXから視軸OXまでのX方向についての距離を、導光部長Lと定義する。図示では、主光線の成分PRcの反射位置を基準にして、導光部長Lを4つの長さL1〜L4に分けている。すなわち、
L=L1+L2+L3+L4…(1)
となっている。また、上記のほか、図示のように、主光線の成分PRcについて、第2面S12の反射点から第1面S11の射出点までの距離を距離hとし、第4面S14の入射点から第5面S15の反射点までの距離を距離hとする。ここで、h=k×hと、h=m×hとする。すなわち、距離h,hを、厚みh,hに対する比率で示す。
Further, based on the above premise, the definition of the light guide portion length L of the light guide member 10 is as shown in the figure so that the reference incidence position to the reference emission position of the principal ray component PRc is used as a reference. That is, the distance in the X direction from the incident side optical axis AX to the visual axis OX is defined as the light guide length L. In the figure, the light guide length L is divided into four lengths L1 to L4 with reference to the reflection position of the principal ray component PRc. That is,
L=L1+L2+L3+L4 (1)
Has become. In addition to the above, as shown in the figure, for the component PRc of the chief ray, the distance from the reflection point of the second surface S12 to the exit point of the first surface S11 is defined as a distance h k, and from the incident point of the fourth surface S14. The distance to the reflection point on the fifth surface S15 is defined as the distance h m . Here, let h k =k×h 1 and h m =m×h 2 . That is, the distances h k and h m are shown as a ratio with respect to the thicknesses h 1 and h 2 .

なお、通常であれば、主光線の成分PRcは、映像光GLの光線束全体の中心あるいは中心近傍に位置するため、その第2面S12の反射点や、第5面S15の反射点は、大まかには、各面の中心あたりにくることが望ましい。すなわち、各面の位置の比率を示す数値kやmは、0〜1の範囲内においてその真ん中となる0.5かその近辺の値となることが望ましい。具体的一例としては、k=0.6程度、m=0.7程度とすることが想定される。 Note that, normally, the principal ray component PRc is located at the center or near the center of the entire ray bundle of the image light GL, and therefore the reflection point of the second surface S12 and the reflection point of the fifth surface S15 are Roughly, it is desirable to come near the center of each surface. That is, it is desirable that the numerical values k and m indicating the ratio of the positions of the respective surfaces be in the middle of 0.5 in the range of 0 to 1 or in the vicinity thereof. As a specific example, it is assumed that k=0.6 and m=0.7.

以上のようにして規定した各値を踏まえて、図示から三角比を考慮すれば、4つの長さL1〜L4について、それぞれ
L1=h×tanα=k×h×tanα…(2a)
L2=h×tanα…(2b)
L3=h×tanα…(2c)
L4=h×tanα=m×h×tanα…(2d)
となる。したがって、上式(2a)〜(2d)を式(1)に代入して整理すると、
L=L1+L2+L3+L4={(1+k)h+(1+m)h}×tanα…(3)
となる。上式(3)の右辺から、厚みhを小さくすることで、導光部長Lの値を小さくできることが分かる。さらには、どの程度のオーダーで小さくできるのかも分かる。なお、右辺のうち、他の値については、厚みhほどには変更できないと考えられる。
Considering the triangular ratio from the figure based on the respective values defined as described above, L1=h k ×tan α=k×h 1 ×tan α... (2a) for each of the four lengths L1 to L4.
L2=h 1 ×tan α (2b)
L3=h 2 ×tan α (2c)
L4 = h m × tanα = m × h 2 × tanα ... (2d)
Becomes Therefore, by substituting the above equations (2a) to (2d) into the equation (1),
L=L1+L2+L3+L4={(1+k)h 1 +(1+m)h 2 }×tan α... (3)
Becomes From the right side of the above equation (3), it can be seen that the value of the light guide length L can be reduced by reducing the thickness h 2 . Furthermore, we can see how small the order can be. It is considered that other values on the right side cannot be changed to the same value as the thickness h 2 .

例えば、光射出側の厚みhについては、既述のように、画角(FOV)の値や、図中においてiもしくは2×iで径を示すアイリング、あるいは図中においてDで示すアイレリーフとの関係から、定まり、虚像表示装置100の構成を決定するこれらの値に応じて定まるものである。つまり、厚みhの値を小さくすると、アイリング径iや、アイレリーフDあるいは画角を小さくしなくてはならないことになる。 For example, regarding the thickness h 1 on the light emission side, as described above, the value of the angle of view (FOV), the eye ring whose diameter is i or 2×i in the figure, or the eye which is indicated by D in the figure. It is determined from the relationship with the relief, and is determined according to these values that determine the configuration of the virtual image display device 100. That is, if the value of the thickness h 2 is reduced, the eyering diameter i, the eye relief D, or the angle of view must be reduced.

また、例えば反射角αの値を小さくすると、全反射条件を満たさなくなる可能性がある。なお、数値kやmについては、既述の通りであり、小さくすれば、映像光GLの各面での反射領域が小さくなってしまう。 Further, for example, if the value of the reflection angle α is reduced, the total reflection condition may not be satisfied. The numerical values k and m are as described above, and the smaller the value, the smaller the reflection area on each surface of the image light GL.

以上に対して、厚みhについては、数値を小さくすることによる光学的影響は少ないと考えられる。例えば、厚みhと厚みhとの差に伴って発生する段差の位置や大きさを適正にすることで、射出側導光面OG(第1面S11)や対向導光面OP(第3面S13)のサイズを十分に確保することで、射出側導光面OGと対向導光面OPとを通過させて映像光と外界光とを同時に視認させるシースルーの確保も可能である。このような点に着目し、本願では、厚みhを厚みhに対して小さくすることで、映像の広画角化に際して、導光部長Lが大きくなることを抑制可能にしている。 On the other hand, regarding the thickness h 2, it is considered that the optical effect is small when the numerical value is reduced. For example, by optimizing the position and size of the step generated due to the difference between the thickness h 2 and the thickness h 1 , the exit side light guide surface OG (first surface S11) and the opposite light guide surface OP (first surface). By sufficiently securing the size of the third surface S13), it is possible to secure the see-through that allows the image light and the external light to be visually recognized at the same time by passing through the exit side light guide surface OG and the counter light guide surface OP. Focusing on such a point, in the present application, by making the thickness h 2 smaller than the thickness h 1 , it is possible to prevent the light guide portion length L from increasing when the angle of view of an image is widened.

図4は、導光装置20あるいは導光部材10の構成について比較するための概念図であり、図3に対応する図である。仮に、図3に例示した導光部材10において、厚みhと厚みhとの差を設けなかった場合の導光部材10における主光線の成分PRcの光路が、図中破線で示されている。実線で示す図3の場合と比較して、導光部長Lが大きくなっていることが分かる。 FIG. 4 is a conceptual diagram for comparing the configurations of the light guide device 20 or the light guide member 10, and is a diagram corresponding to FIG. 3. Assuming that in the light guide member 10 illustrated in FIG. 3, the optical path of the principal ray component PRc in the light guide member 10 when the difference between the thickness h 2 and the thickness h 1 is not provided is indicated by a broken line in the figure. There is. It can be seen that the length L of the light guide portion is larger than that in the case of FIG. 3 indicated by the solid line.

以下、図5のグラフを参照して、説明する。このグラフは、厚みの比h/hと導光部長Lとの関係についての一例を示すものであり、横軸が厚みの比h/h(各厚みの単位:mmとする。)であり、縦軸が導光部長L(単位:mmとする。)である。なお、各曲線A1〜A3,B1〜B3,C1〜C3は、画角(FOV)や、屈折率ndが異なる場合について示している。まず、上式(3)を変形すると、

Figure 2020112740
とできる。ここで、右辺には、厚みhが残っているが、既述のように、厚みhは、画角(FOV)やアイリング径i、アイレリーフDによって固定的に定まり、ここでは、画角(FOV)以外のアイリング径i及びアイレリーフDは、変更しないものとし、画角(FOV)が決まれば、厚みhは、定まるものとする。さらに、導光部長Lが54mm程度かそれ以下となっていること、k=0.6程度、m=0.7程度とすること、反射角αが屈折率ndにおいて全反射条件を満たすことを踏まえ、厚みの比h/hが、上式(4)の右辺の値あるいは、それ以下の値となるようにすることが望ましいと考えられる。 Hereinafter, description will be made with reference to the graph of FIG. This graph shows an example of the relationship between the thickness ratio h 2 /h 1 and the light guide length L, and the horizontal axis represents the thickness ratio h 2 /h 1 (unit of each thickness: mm). ), and the vertical axis is the light guide length L (unit: mm). Each curve A1 to A3, B1 to B3, C1 to C3 shows the case where the angle of view (FOV) and the refractive index nd are different. First, if the above equation (3) is transformed,
Figure 2020112740
Can be Here, the thickness h 1 remains on the right side, but as described above, the thickness h 1 is fixedly determined by the angle of view (FOV), the eye ring diameter i, and the eye relief D. The eyering diameter i and the eye relief D other than the angle of view (FOV) are not changed, and the thickness h 1 is determined when the angle of view (FOV) is determined. Further, it is necessary that the light guide length L is about 54 mm or less, k is about 0.6 and m is about 0.7, and the reflection angle α satisfies the total reflection condition at the refractive index nd. Considering this, it is considered desirable to set the thickness ratio h 2 /h 1 to a value on the right side of the above equation (4) or a value less than that.

なお、以上のように、図3等で近似的に示した事項については、例えば、導光部材10を構成する複数の導光面を全て平面として扱ったり、主光線を当該平面に対して垂直入射させたりしている。このため、実際の光学系においては、自由曲面を用いていたり、入射角度もついたりしている。しかしながら、これらの形状や角度の差については、おおよその導光部長がどの程度になるかの算出に対しては、誤差と考えられる事項や修正可能な事項と考えられる。例えば、入射角度等については、光線ごとの違いやこれに伴う全反射条件、あるいは、入射側光軸AXや視軸OXの傾き、アイリング径i等を加味すべく、上記各式において、上述した反射角αに代えて、例えば、角度θとして、

Figure 2020112740
で定義されるものを用いることが考えられる。 As described above, with respect to the items approximately shown in FIG. 3 and the like, for example, all of the plurality of light guide surfaces forming the light guide member 10 are treated as planes, or the chief ray is perpendicular to the plane. I am making it incident. For this reason, in an actual optical system, a free-form surface is used and an incident angle is attached. However, these differences in shape and angle are considered to be an error or a correctable item for the calculation of the approximate length of the light guide section. For example, regarding the incident angle and the like, in order to take into consideration the difference for each light ray, the total reflection condition accompanying it, the inclination of the incident side optical axis AX and the visual axis OX, the eyeling diameter i, etc. Instead of the reflected angle α, for example, the angle θ 1 is
Figure 2020112740
It is possible to use the one defined in.

図5中の各曲線A1〜A3,B1〜B3,C1〜C3は、上記要件として、k=0.6、m=0.7、sinαに代えて角度θを採用した場合において各条件を満たす境界の曲線を画角(FOV)及び屈折率ndごとに示しており、例えば、曲線A1〜A3は、画角として水平画角を25°とした場合に対して、屈折率nd=1.50、1.55、1.60とした場合の境界の曲線をそれぞれ示している。同様に、曲線B1〜B3は、水平画角を35°とし、屈折率nd=1.50、1.55、1.60とした場合について、曲線C1〜C3は、水平画角を45°とし、屈折率nd=1.50、1.55、1.60とした場合について、それぞれ示している。グラフから、例えば厚みの比h/hを0.5程度とすれば、すなわち厚みhを厚みhの半分程度とすれば、水平画角を45°程度とする広光画角化した表示においても、導光部長Lが54mm程度にすることが可能であると考えられる。また、グラフから、屈折率ndの値にも依る、すなわち導光部材10の材料にも依るが、水平画角を25°以上とすると、厚みhを厚みhよりも小さくする必要性が出てくることが分かる。より具体的には、例えば、屈折率nd=1.50である場合のように屈折率が低い場合、水平画角が約32°を超えると、h<hにする必要があり、さらに、水平画角が約40°を超えると、屈折率に依らず、h<hにする必要がある。 The respective curves A1 to A3, B1 to B3, C1 to C3 in FIG. 5 satisfy the respective conditions when k=0.6, m=0.7, and the angle θ 1 is used instead of sin α as the above requirements. Curves of the boundary to be satisfied are shown for each angle of view (FOV) and refractive index nd. For example, in the curves A1 to A3, the refractive index nd=1. The curves of the boundaries when 50, 1.55, and 1.60 are shown, respectively. Similarly, in the case where the curves B1 to B3 have a horizontal field angle of 35° and the refractive indices nd=1.50, 1.55, and 1.60, the curves C1 to C3 have a horizontal field angle of 45°. , And refractive indices nd=1.50, 1.55, and 1.60, respectively. From the graph, for example, if the thickness ratio h 2 /h 1 is set to about 0.5, that is, if the thickness h 2 is set to about half of the thickness h 1 , the horizontal angle of view is set to about 45° and the wide angle of view is widened. Even in the display, it is considered that the light guide length L can be set to about 54 mm. Further, from the graph, although depending on the value of the refractive index nd, that is, depending on the material of the light guide member 10, if the horizontal angle of view is 25° or more, it is necessary to make the thickness h 2 smaller than the thickness h 1. You can see it coming out. More specifically, for example, when the refractive index is low such as the case where the refractive index nd=1.50, and the horizontal angle of view exceeds about 32°, it is necessary to satisfy h 2 <h 1. When the horizontal angle of view exceeds about 40°, it is necessary to satisfy h 2 <h 1 regardless of the refractive index.

なお、上記の考察は、見方を変えると、厚みhに関する1つの制限事項として、厚みhの上限、あるいは厚みの比h/hの上限についてのものである、とも言える。 The above considerations, a different viewpoint, as one restrictions on the thickness h 2, is of the upper limit of the thickness h 2, or the upper limit of the ratio h 2 / h 1 of the thickness, and can be said.

次に、厚みhに関する別の制限事項として、図2に例示した映像光GLのうち周辺側の成分光GLpの光路の観点から導光装置20の構成を、図6等を参照して考察する。 Next, as another limitation regarding the thickness h 2, the configuration of the light guide device 20 will be considered from the viewpoint of the optical path of the component light GLp on the peripheral side of the image light GL illustrated in FIG. 2 with reference to FIG. 6 and the like. To do.

既述のように、成分光GLpは、映像光GLの画角(FOV)を定めるものである、という観点から、導光部材10における成分光GLpの光路について検討することは、重要な事項の1つとなる。例えば厚みhを小さくするために段差部SPを設けた場合、段差部SPの近辺において、映像光GLの各成分光が通過できる範囲を確保することが前提となる。言い換えると、映像光GLが段差部SPによって蹴られ遮断されてしまわないように、映像光GLの通過範囲に段差部SPが重ならないような形状あるいは構造とすることが必要である。ここでは、かかる事項を考慮すべく、映像光GLのうち周辺光である成分光GLcを代表して、成分光GLpの主光線の成分PRpの光路について、望ましい条件を考察する。 As described above, from the viewpoint that the component light GLp determines the angle of view (FOV) of the image light GL, it is an important matter to consider the optical path of the component light GLp in the light guide member 10. It will be one. For example, when the step portion SP is provided in order to reduce the thickness h 2 , it is premised that a range where each component light of the image light GL can pass is secured in the vicinity of the step portion SP. In other words, it is necessary to have a shape or structure in which the step portion SP does not overlap the passage range of the image light GL so that the image light GL is not kicked and blocked by the step portion SP. Here, in consideration of such matters, a desirable condition is considered for the optical path of the component PRp of the principal ray of the component light GLp on behalf of the component light GLc which is the ambient light of the image light GL.

入射側導光面IGと射出側導光面OGとの隣接箇所である段差部SPは、接続面SSにおいて、厚み方向(Z方向)について段差dを厚みhと厚みhとの差として生じさせている。各部の設定や適用する材料の屈折率等にもよるが、例えば、画角(FOV)を、28°程度とした場合に、厚みhが13mm程度となった場合、段差dの値は、2.5mm程度かそれ以上の値となっていることで、導光部長Lを所望の範囲内に収めることができる。 In the step portion SP, which is a portion adjacent to the incident-side light guide surface IG and the exit-side light guide surface OG, the step difference d in the thickness direction (Z direction) is defined as the difference between the thickness h 1 and the thickness h 2 in the connection surface SS. Is causing. Depending on the setting of each part and the refractive index of the applied material, for example, when the angle of view (FOV) is about 28° and the thickness h 1 is about 13 mm, the value of the step d is By setting the value to about 2.5 mm or more, the light guide length L can be set within a desired range.

図6は、周辺光である成分光GLcの主光線の成分PRpの光路について導光装置20すなわち導光部材10の構成を考察するための概念的な平面断面図であり、図3に対応する図である。また、図7は、図6の一部を抽出した図であり、図8は、図6の別の一部を抽出した図である。 FIG. 6 is a conceptual plan cross-sectional view for considering the configuration of the light guide device 20, that is, the light guide member 10 with respect to the optical path of the component PRp of the principal ray of the component light GLc that is ambient light, and corresponds to FIG. It is a figure. FIG. 7 is a diagram in which a part of FIG. 6 is extracted, and FIG. 8 is a diagram in which another part of FIG. 6 is extracted.

ここでは、考察対象である成分PRpのうち、光射出側(+X側)、さらに言い換えると観察者の鼻側についての画角に関与する成分を図中において一点鎖線で示す成分PP1とし、光入射側(−X側)、さらに言い換えると観察者の耳側についての画角に関与する成分を図中において破線で示す成分QQ1とする。なお、これらの成分PP1,QQ1は、図2に示す画像表示装置80の像面IPのうち最も周辺の一端及び他端から射出される成分の主光線に相当することになる。 Here, of the components PRp to be considered, the component involved in the angle of view on the light emission side (+X side), in other words, on the nose side of the observer is the component PP1 indicated by the dashed line in the figure, and the light incidence is performed. The component related to the angle of view on the side (−X side), in other words, on the ear side of the observer is a component QQ1 shown by a broken line in the drawing. It should be noted that these components PP1 and QQ1 correspond to the chief rays of the components emitted from the most peripheral one end and the other end of the image plane IP of the image display device 80 shown in FIG.

さらに、ここでは、図示のように、成分PP1と成分QQ1との交点(複数ある交点)のうち、隣接箇所である段差部SPに最も近い交点を交点CSとする。この交点CSが段差部SPに重ならないようにすることが1つの目安となる。そのため、ここでは、厚み方向(Z方向)についての交点CSから対向導光面OP(第3面S13)までの距離を距離hとし、距離hを厚みhの下限を決める基準とする、すなわち交点CSから対向導光面OPまでの距離hの値よりも、厚みhの値のほうが大きいことを、成分光GLpの光路確保の条件とする。 Further, here, as illustrated, among the intersections (the plurality of intersections) of the component PP1 and the component QQ1, the intersection closest to the step portion SP that is the adjacent portion is set as the intersection CS. One guideline is to prevent the intersection CS from overlapping the step portion SP. Therefore, here, the distance from the intersection CS for the thickness direction (Z direction) to the opposite light guide surface OP (third surface S13) and the distance h c, the distance h c as a reference for determining the lower limit of the thickness h 2 That is, the condition for securing the optical path of the component light GLp is that the value of the thickness h 2 is larger than the value of the distance h c from the intersection CS to the opposing light guide surface OP.

以下、成分PP1と成分QQ1とにおける光路を、眼の位置EYから逆に辿って交点CSに到達するまでを考察する。また、ここで、X方向(水平方向)についての交点CSから視軸OXまでの距離を距離Lとする。さらに、図示のように、導光部材10における成分PP1の全反射角度を角度α(すなわち反射角α)とし、成分QQ1の全反射角度を角度α(すなわち反射角α)とする。 Hereinafter, the optical paths of the component PP1 and the component QQ1 will be examined from the position EY of the eye in the opposite direction until the intersection CS is reached. Further, here, the distance from the intersection CS in the X direction (horizontal direction) to the visual axis OX is defined as the distance L c . Further, as shown in the drawing, the total reflection angle of the component PP1 in the light guide member 10 is an angle α 1 (that is, a reflection angle α 1 ), and the total reflection angle of the component QQ1 is an angle α 2 (that is, a reflection angle α 2 ). ..

以上を前提として、以下では、成分PP1と成分QQ1とについて、距離Lを、上記に定めた各数値で表すことで、距離hについての算出する方法について概要を示す。 Based on the above, the outline of the method of calculating the distance h c by expressing the distance L c of each of the component PP1 and the component QQ1 by each of the numerical values defined above will be described below.

まず、図7を参照して、鼻側の画角(FOV)の確保について、すなわち成分PP1について考察する。成分PP1は、眼の位置EYの中心であるアイリングの中心点CTから視軸OXに対して+X側に角度FOV/2傾斜した方向に延びて、第1面S11から入射して、第1面S12での反射により折り返され、射出側導光面OG(第1面S11)で反射され、対向導光面OP(第3面S13)で反射されて交点CSに到達する。図示では、成分PP1の反射位置を基準にして、距離Lを4つの長さP1〜P4に分けている。すなわち、
=−P1+P2+P3+P4…(6)
となっている。ここで、第1面S11の入射点から第2面S12の反射点までの距離(光路の順に辿った場合の第2面S12の反射点から第1面S11の射出点までの距離に相当)を距離hとして、図示から三角比を考慮すれば、4つの長さP1〜P4について、それぞれ
P1=(h+D)×tan(FOV/2)…(7a)
P2=h×tanα…(7b)
P3=h×tanα…(7c)
P4=h×tanα…(7d)
となる。なお、距離hについては、図3の距離hの値や光線束の形状等により適宜定まる。上記において、算出対象となる距離hは、長さP4のみに含まれており、長さP1〜P3は、距離hを含まない他の数値で定まっている。なお、アイレリーフDは、既述のものと同様である。
First, referring to FIG. 7, consideration will be given to securing of the field angle (FOV) on the nose side, that is, the component PP1. The component PP1 extends from the center point CT of the eye ring, which is the center of the eye position EY, in the direction inclined by the angle FOV/2 toward the +X side with respect to the visual axis OX, enters from the first surface S11, and is incident on the first surface S11. It is folded back by the reflection on the surface S12, is reflected by the exit side light guide surface OG (first surface S11), is reflected by the opposed light guide surface OP (third surface S13), and reaches the intersection CS. In the figure, the distance L c is divided into four lengths P1 to P4 with reference to the reflection position of the component PP1. That is,
L c =−P1+P2+P3+P4 (6)
Has become. Here, the distance from the incident point of the first surface S11 to the reflection point of the second surface S12 (corresponding to the distance from the reflection point of the second surface S12 to the exit point of the first surface S11 in the order of the optical path). If the triangle ratio is taken into consideration from the figure with P as the distance h p , then P1=(h p +D)×tan(FOV/2)... (7a) for each of the four lengths P1 to P4.
P2 = h p × tanα 1 ... (7b)
P3=h 1 ×tan α 1 (7c)
P4=h c ×tan α 1 (7d)
Becomes Note that the distance h p is appropriately determined by the value of the distance h k in FIG. 3, the shape of the light beam bundle, and the like. In the above description, the distance h c to be calculated is included only in the length P4, and the lengths P1 to P3 are determined by other numerical values that do not include the distance h c . The eye relief D is the same as that described above.

次に、図8を参照して、耳側の画角(FOV)の確保について、すなわち成分QQ1について考察する。成分QQ1は、眼の位置EYの中心であるアイリングの中心点CTから視軸OXに対して−X側に角度FOV/2傾斜した方向に延びて第1面S11から入射して、第1面S12での反射により折り返され、射出側導光面OG(第1面S11)で反射されて交点CSに到達する。すなわち、対向導光面OP(第3面S13)に到達する前に交点CSに到達する点において、図7等に示した成分PP1の場合と異なっている。図示では、成分QQ1の反射位置を基準にして、距離Lを3つの長さQ1〜Q3に分けている。すなわち、
=Q1+Q2+Q3…(8)
となっている。ここで、第1面S11の入射点から第2面S12の反射点までの距離(光路の順に辿った場合の第2面S12の反射点から第1面S11の射出点までの距離に相当)を距離hとして、図示から三角比を考慮すれば、3つの長さQ1〜Q3について、それぞれ
Q1=(h+D)×tan(FOV/2)…(9a)
Q2=h×tanα…(9b)
Q3=(h−h)×tanα…(9c)
となる。なお、距離hについては、図3の距離hの値や光線束の形状等により適宜定まる。上記において、算出対象となる距離hは、長さQ3のみに含まれており、長さQ1、Q2は、距離hを含まない他の数値で定まっている。
Next, with reference to FIG. 8, consideration will be given to securing the field angle (FOV) on the ear side, that is, the component QQ1. The component QQ1 extends from a center point CT of the eye ring, which is the center of the eye position EY, in a direction inclined by an angle FOV/2 toward the −X side with respect to the visual axis OX, enters from the first surface S11, and enters the first surface S11. The light is reflected by the surface S12, is reflected, is reflected by the exit-side light guide surface OG (first surface S11), and reaches the intersection CS. That is, it differs from the case of the component PP1 shown in FIG. 7 and the like in that the intersection CS is reached before reaching the opposing light guide surface OP (third surface S13). In the figure, the distance L c is divided into three lengths Q1 to Q3 with reference to the reflection position of the component QQ1. That is,
L c =Q1+Q2+Q3 (8)
Has become. Here, the distance from the incident point of the first surface S11 to the reflection point of the second surface S12 (corresponding to the distance from the reflection point of the second surface S12 to the exit point of the first surface S11 in the order of the optical path). Is taken as the distance h Q , and considering the triangular ratio from the figure, for each of the three lengths Q1 to Q3, Q1=(h Q +D)×tan(FOV/2)... (9a)
Q2=h Q ×tan α 2 (9b)
Q3=(h 1 −h c )×tan α 2 (9c)
Becomes The distance h Q is appropriately determined by the value of the distance h k in FIG. 3, the shape of the ray bundle, and the like. In the above description, the distance h c to be calculated is included only in the length Q3, and the lengths Q1 and Q2 are determined by other numerical values that do not include the distance h c .

以上から、距離Lに関して、まず、上式(6)及び(8)より、
=−P1+P2+P3+P4=Q1+Q2+Q3…(10)
である。このことから、上式(10)の中辺と右辺とにおいて、さらに、上式(7a)〜(7d)及び(9a)〜(9c)を代入し、距離hが、長さP4,Q3のみに含まれることを勘案して、中辺と右辺とにおける距離hについて整理すれば、距離hが満たすべき条件を得ることができる。
From the above, regarding the distance L c , first, from the above equations (6) and (8),
L c =−P1+P2+P3+P4=Q1+Q2+Q3 (10)
Is. From this, the above expressions (7a) to (7d) and (9a) to (9c) are further substituted in the middle side and the right side of the above expression (10), and the distance h c is set to the length P4, Q3. If the distance h c between the middle side and the right side is arranged in consideration of the fact that the distance h c is included in only the condition, the condition that the distance h c should satisfy can be obtained.

本実施形態では、上記のようにして定まる距離hに対して、厚みhが、
≧h…(11)
となっていることが、交点CSが段差部SPに重ならないようにするために望ましい条件となる。さらに、厚みの比h/hについて言及すれば、
/h≧h/h…(12)
となっていることが望ましい、ということになる。上式(12)の右辺について、画角(FOV)やアイレリーフD、さらには、アイリング径iまでを考慮すると、
厚みの比h/hについて、
/h≧0.5…(13)
を満たすようにすることが望ましいと考えられる。
In the present embodiment, the thickness h 2 is as follows for the distance h c determined as described above.
h 2 ≧h c (11)
It is a desirable condition that the intersection CS does not overlap the step SP. Furthermore, referring to the thickness ratio h 2 /h 1 ,
h 2 /h 1 ≧h c /h 1 (12)
That is, it is desirable. Considering the angle of view (FOV), the eye relief D, and the eyeling diameter i on the right side of the above equation (12),
For the thickness ratio h 2 /h 1 ,
h 2 /h 1 ≧0.5 (13)
It is considered desirable to satisfy

なお、上記の考察は、見方を変えると、厚みhに関する別の1つの制限事項として、厚みhの下限、あるいは厚みの比h/hの下限についてのものである、とも言える。 The above considerations, a different viewpoint, as a separate one restrictions on the thickness h 2, those lower limit of the thickness h 2, or the lower limit of the ratio h 2 / h 1 of the thickness of, and can be said.

以上のように、本実施形態に係る虚像表示装置100は、画像を表示する映像素子である画像表示装置80と、複数の導光面である第1〜第5面S11〜S15での反射及び透過により画像表示装置80からの映像光GLを導光させる導光部材10とを備え、第1〜第5面S11〜S15のうち、隣接する入射側導光面IG(第4面S14)と射出側導光面OG(第1面S11)と、入射側導光面IG及び射出側導光面OGに対向する対向導光面OP(第3面S13)とに関して、入射側導光面IGから対向導光面OPまでの厚みhが射出側導光面OGから対向導光面OPまでの厚みhよりも小さい。 As described above, the virtual image display device 100 according to the present embodiment includes the image display device 80 that is a video element that displays an image and the reflection on the first to fifth surfaces S11 to S15 that are a plurality of light guide surfaces. The light guide member 10 that guides the image light GL from the image display device 80 by transmission is provided, and the adjacent incident side light guide surface IG (fourth surface S14) among the first to fifth surfaces S11 to S15. Regarding the exit side light guide surface OG (first surface S11) and the entrance side light guide surface IG and the opposing light guide surface OP (third surface S13) facing the exit side light guide surface OG, the entrance side light guide surface IG. the thickness h 1 up facing the light guide surface OP is smaller than the thickness h 2 from the exit side light guide surface OG to the opposite light guide surface OP from.

上記虚像表示装置100では、導光部材10を構成する複数の導光面のうち上記箇所に設けた厚みの差を利用して導光部材10の小型化を図ることで、広画角化に際して、観察者の頭部形状にフィットしたよりコンパクトな形状に維持できる。 In the virtual image display device 100, when the light guide member 10 is downsized by utilizing the difference in the thickness provided at the above-mentioned locations among the plurality of light guide surfaces forming the light guide member 10, a wide angle of view is achieved. , It is possible to maintain a more compact shape that fits the observer's head shape.

〔実施例1〕
以下、図9等を参照して、本実施形態に係る虚像表示装置の具体的一例(実施例1)について説明する。
[Example 1]
Hereinafter, a specific example (Example 1) of the virtual image display device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 9 and the like.

図9の平面断面図に例示する虚像表示装置は、本実施形態で例示した虚像表示装置100についてのより具体的な一態様であり、図9は、図2に対応する図である。また、図10は、実施例1に関する導光部材10の厚みの比h/hと導光部長Lとの関係について示すグラフである。 The virtual image display device illustrated in the plan sectional view of FIG. 9 is a more specific aspect of the virtual image display device 100 illustrated in the present embodiment, and FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 2. Further, FIG. 10 is a graph showing the relationship between the thickness ratio h 2 /h 1 of the light guide member 10 and the light guide length L according to the first embodiment.

なお、ここでは、図9に示すように、導光部長Lは、投射光学系30の光軸である入射側光軸AXの導光部材10(あるいは導光装置20)における入射点PIから視軸OXまでの距離で定義する。また、導光部長Lについては、50mm程度となることを目標とする。なお、図10において、横軸は、導光部長Lを示し、縦軸は、厚みの比h/hを示している。 Here, as shown in FIG. 9, the light guide length L is viewed from the incident point PI of the light guide member 10 (or the light guide device 20) on the incident side optical axis AX which is the optical axis of the projection optical system 30. It is defined by the distance to the axis OX. Further, the light guide portion length L is set to be about 50 mm. In FIG. 10, the horizontal axis represents the light guide length L, and the vertical axis represents the thickness ratio h 2 /h 1 .

以上において、実施例1では、水平画角(FOV)を35°とし、屈折率ndを1.50としている。さらに、実施例1では、図10における点PT1に示す値で導光部材10を構成している。すなわち、導光部長Lについては、目標となる50mm程度となるようにし、厚みの比h/hについては、0.69となるようにしている。 In the above, in Example 1, the horizontal angle of view (FOV) is 35° and the refractive index nd is 1.50. Further, in the first embodiment, the light guide member 10 is configured with the value indicated by the point PT1 in FIG. That is, the light guide length L is set to about 50 mm which is a target, and the thickness ratio h 2 /h 1 is set to 0.69.

ここで、上式(4)において、k=0.6、m=0.7とし、さらに、角度αに代えて上式(5)の角度θを採用した上で屈折率nd=1.50とした場合、厚みの比h/hとして許容される範囲は、図10における直線R1を境界とする領域DD1となる。この場合、L=50mmでのh/hの最大値は、約0.73程度となる。したがって、h/h=0.69としている実施例1の場合、この条件、すなわち上式(4)等に関する条件を満たすものとなっている。また、h/h=0.69とした場合、上式(13)の要件も満たす。すなわち、厚みの比h/hについて、上限及び下限に関する要件の双方を満たしている。 Here, in the above formula (4), k=0.6, m=0.7, the angle θ 1 of the above formula (5) is adopted instead of the angle α, and the refractive index nd=1. When it is set to 50, the allowable range of the thickness ratio h 2 /h 1 is the region DD1 bounded by the straight line R1 in FIG. In this case, the maximum value of h 2 /h 1 at L=50 mm is about 0.73. Therefore, in the case of Example 1 in which h 2 /h 1 =0.69, this condition, that is, the condition regarding the above equation (4) and the like is satisfied. Further, when h 2 /h 1 =0.69, the requirement of the above equation (13) is also satisfied. That is, the thickness ratio h 2 /h 1 satisfies both the requirements regarding the upper limit and the lower limit.

以上のように、実施例1は、水平画角(FOV)を35°とする広画角化において、観察者の頭部形状にフィットしたよりコンパクトな形状に維持しつつ確実な画像形成を確保できる態様となっている。 As described above, the first embodiment ensures reliable image formation while maintaining a more compact shape that fits the shape of the observer's head when the horizontal angle of view (FOV) is increased to 35°. It is possible.

〔実施例2〕
以下、図11を参照して、本実施形態に係る虚像表示装置の具体的一例(実施例2)について説明する。
[Example 2]
Hereinafter, with reference to FIG. 11, a specific example (Example 2) of the virtual image display device according to the present embodiment will be described.

図11は、実施例2に関する導光部材10の厚みの比h/hと導光部長Lとの関係について示すグラフであり、図10に対応するものである。なお、導光部材10の構成等については、実施例1の図9に例示した場合と若干の形状の違いがあるのみで、構造としては同様であるので図示を省略している。 FIG. 11 is a graph showing the relationship between the thickness ratio h 2 /h 1 of the light guide member 10 and the light guide portion length L in Example 2, and corresponds to FIG. 10. The configuration of the light guide member 10 is the same as that of the first embodiment illustrated in FIG.

以上において、実施例2では、水平画角(FOV)を35°とし、屈折率ndを1.55としている。さらに、実施例2では、図11における点PT2に示す値で導光部材10を構成している。すなわち、導光部長Lについては、目標となる50mm程度となるようにし、厚みの比h/hについては、0.74となるようにしている。 In the above, in the second embodiment, the horizontal field angle (FOV) is 35° and the refractive index nd is 1.55. Further, in the second embodiment, the light guide member 10 is configured with the value indicated by the point PT2 in FIG. That is, the light guide length L is set to a target of about 50 mm, and the thickness ratio h 2 /h 1 is set to 0.74.

ここで、上式(4)において、k=0.6、m=0.7とし、さらに、角度αに代えて上式(5)の角度θを採用した上で屈折率nd=1.55とした場合、厚みの比h/hとして許容される範囲は、図11における直線R2を境界とする領域DD2となる。この場合、L=50mmでのh/hの最大値は、約0.9程度となる。したがって、h/h=0.74としている実施例2の場合、この条件、すなわち上式(4)等に関する条件を満たすものとなっている。また、h/h=0.74とした場合、上式(13)の要件も満たす。すなわち、厚みの比h/hについて、上限及び下限に関する要件の双方を満たしている。 Here, in the above formula (4), k=0.6, m=0.7, the angle θ 1 of the above formula (5) is adopted instead of the angle α, and the refractive index nd=1. When it is set to 55, the allowable range of the thickness ratio h 2 /h 1 is a region DD2 having the straight line R2 in FIG. 11 as a boundary. In this case, the maximum value of h 2 /h 1 at L=50 mm is about 0.9. Therefore, in the case of the second embodiment in which h 2 /h 1 =0.74, this condition, that is, the condition regarding the above equation (4) and the like is satisfied. Further, when h 2 /h 1 =0.74, the requirement of the above expression (13) is also satisfied. That is, the thickness ratio h 2 /h 1 satisfies both the requirements regarding the upper limit and the lower limit.

以上のように、実施例2は、水平画角(FOV)を35°とする広画角化において、観察者の頭部形状にフィットしたよりコンパクトな形状に維持しつつ確実な画像形成を確保できる態様となっている。 As described above, the second embodiment secures reliable image formation while maintaining a more compact shape that fits the shape of the observer's head when the horizontal angle of view (FOV) is widened to 35°. It is possible.

〔実施例3〕
以下、図12を参照して、本実施形態に係る虚像表示装置の具体的一例(実施例3)について説明する。
[Example 3]
Hereinafter, with reference to FIG. 12, a specific example (Example 3) of the virtual image display device according to the present embodiment will be described.

図12は、実施例3に関する導光部材10の厚みの比h/hと導光部長Lとの関係について示すグラフであり、図10や図11に対応するものである。なお、導光部材10の構成等については、実施例1の図9に例示した場合と若干の形状の違いがあるのみで、構造としては同様であるので図示を省略している。 FIG. 12 is a graph showing the relationship between the thickness ratio h 2 /h 1 of the light guide member 10 and the light guide length L in Example 3, and corresponds to FIGS. 10 and 11. The configuration of the light guide member 10 is the same as that of the first embodiment illustrated in FIG.

以上において、実施例3では、水平画角(FOV)を45°とし、屈折率ndを1.55としている。さらに、実施例3では、図12における点PT3に示す値で導光部材10を構成している。すなわち、導光部長Lについては、目標となる50mm程度からさらに小さい49mmとなるようにし、厚みの比h/hについては、下限(最小)の0.50となるようにしている。 In the above, in Example 3, the horizontal angle of view (FOV) was set to 45° and the refractive index nd was set to 1.55. Further, in the third embodiment, the light guide member 10 is configured with the value indicated by the point PT3 in FIG. That is, the light guide portion length L is set to 49 mm, which is smaller than the target value of about 50 mm, and the thickness ratio h 2 /h 1 is set to the lower limit (minimum) of 0.50.

ここで、上式(4)において、k=0.6、m=0.7とし、さらに、角度αに代えて上式(5)の角度θを採用した上で屈折率nd=1.55とした場合、厚みの比h/hとして許容される範囲は、図12における直線R3を境界とする領域DD3となる。h/h=0.50としている実施例3の場合、この条件、すなわち上式(4)等に関する条件を満たすものとなっている。また、上式(13)の要件も満たす。すなわち、厚みの比h/hについて、上限及び下限に関する要件の双方を満たしている。 Here, in the above formula (4), k=0.6, m=0.7, the angle θ 1 of the above formula (5) is adopted instead of the angle α, and the refractive index nd=1. When it is set to 55, the allowable range of the thickness ratio h 2 /h 1 is a region DD3 bounded by the straight line R3 in FIG. In the case of Example 3 in which h 2 /h 1 =0.50, this condition, that is, the condition regarding the above equation (4) and the like is satisfied. Further, the requirement of the above equation (13) is also satisfied. That is, the thickness ratio h 2 /h 1 satisfies both the requirements regarding the upper limit and the lower limit.

以上のように、実施例1は、水平画角(FOV)を45°とする広画角化において、観察者の頭部形状にフィットしたよりコンパクトな形状に維持しつつ確実な画像形成を確保できる態様となっている。 As described above, the first embodiment ensures reliable image formation while maintaining a more compact shape that fits the shape of the observer's head when the horizontal angle of view (FOV) is increased to 45°. It is possible.

〔その他〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
[Other]
Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.

まず、上記において、例えば水平画角(FOV)等の数値は例示であり、必要な仕様に応じて、種々異なるものにできる。 First, in the above description, the numerical values such as the horizontal angle of view (FOV) are examples, and can be variously changed according to the required specifications.

また、画像表示装置80としては、上記以外にも、透過型の液晶表示デバイスとしてのHTPSのほか、種々のものを利用可能であり、例えば、反射型の液晶表示デバイスを用いた構成も可能であり、液晶表示デバイス等からなる映像表示素子に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。 In addition to the above, as the image display device 80, in addition to HTPS as a transmissive liquid crystal display device, various other devices can be used. For example, a configuration using a reflective liquid crystal display device is also possible. Therefore, a digital micromirror device or the like can be used instead of the video display element such as a liquid crystal display device.

また、各レンズのレンズ面に適宜ARコートを設けることで、ゴースト光の発生等をさらに抑制するものとしてもよい。 Further, the generation of ghost light or the like may be further suppressed by providing an AR coat on the lens surface of each lens as appropriate.

また、本願発明の技術を、画像光のみを視認させるいわゆるクローズ型(シースルーでない)タイプの虚像表示装置のほか、観察者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができるものに採用したり、ディスプレイと撮像装置とで構成されるいわゆるビデオシースルーの製品に対応させたりするものとしてもよい。 In addition to the so-called closed type (not see-through) type virtual image display device for visually recognizing only the image light, the technique of the present invention is adopted in a device that allows an observer to visually recognize or observe the external image, or It may be adapted to a so-called video see-through product including a display and an imaging device.

また、本願発明の技術を、双眼鏡型のハンドヘルドディスプレイ等に適用することもできる。 Further, the technique of the present invention can be applied to a binocular type handheld display and the like.

また、上記において、映像光の一部を透過させるとともに他の一部を反射させる半透過反射膜を設けた箇所については、これに代えて例えば体積ホログラム等の回折素子といった光学機能面を設けることで、同等の役割を果たすようにすることも考えられる。 In addition, in the above, in place of the semi-transmissive reflective film that transmits a part of the image light and reflects the other part, an optical function surface such as a diffractive element such as a volume hologram is provided instead of this. Therefore, it may be possible to play an equivalent role.

以上のように、本発明の一態様の虚像表示装置は、画像を表示する映像素子と、複数の導光面での反射及び透過により映像素子からの映像光を導光させる導光部材とを備え、複数の導光面のうち、隣接する入射側導光面と射出側導光面と、入射側導光面及び射出側導光面に対向する対向導光面とに関して、入射側導光面から対向導光面までの厚みが射出側導光面から対向導光面までの厚みよりも小さい。 As described above, the virtual image display device of one embodiment of the present invention includes a video element for displaying an image and a light guide member for guiding video light from the video element by reflection and transmission on a plurality of light guide surfaces. Of the plurality of light guide surfaces, the incident side light guide surface is provided with respect to the adjacent incident side light guide surface and exit side light guide surface, and the opposing light guide surface facing the incident side light guide surface and the exit side light guide surface. The thickness from the surface to the counter light guide surface is smaller than the thickness from the exit side light guide surface to the counter light guide surface.

上記虚像表示装置では、導光部材を構成する複数の導光面のうち上記箇所に設けた厚みの差を利用して導光部材の小型化を図ることで、HMDの広画角化に際して、観察者の頭部形状にフィットしたよりコンパクトな形状に維持できる。 In the above virtual image display device, by utilizing the difference in the thickness provided at the above-mentioned locations among the plurality of light guide surfaces forming the light guide member, the light guide member can be miniaturized, thereby increasing the angle of view of the HMD. A more compact shape that fits the observer's head shape can be maintained.

本発明の具体的な側面では、導光部材において、入射側導光面と射出側導光面とについて、対向導光面までの厚みに差を生じさせる段差部を有している。この場合、段差部により所望の厚みの差を設けることができる。 In a specific aspect of the present invention, the light guide member has a step portion that causes a difference in thickness between the incident light guide surface and the exit light guide surface up to the opposing light guide surface. In this case, the step difference can provide a desired difference in thickness.

本発明の別の側面では、段差部は、入射側導光面と射出側導光面との間に、厚み方向について2.5mm以上の差を生じさせる。この場合、小型化のために必要に足る厚みの差を生じさせることができる。 In another aspect of the present invention, the step portion causes a difference of 2.5 mm or more in the thickness direction between the incident side light guide surface and the exit side light guide surface. In this case, a sufficient difference in thickness can be generated for size reduction.

本発明のさらに別の側面では、段差部は、3°〜10°のテーパー角を設けて入射側導光面と射出側導光面とを接続する。この場合、上記テーパー角を設けることで、段差部における意図しない光の反射を抑制できる。 In still another aspect of the present invention, the step portion has a taper angle of 3° to 10° to connect the incident side light guide surface and the exit side light guide surface. In this case, by providing the taper angle, it is possible to suppress unintended reflection of light at the step portion.

本発明のさらに別の側面では、射出側導光面から対向導光面までの厚みをhとし、入射側導光面から対向導光面までの厚みをhとした場合に、厚みの比h/hについて、
/h≧0.5
を満たす。この場合、導光部材において画角を考慮した映像光の光路確保ができる。
In yet another aspect of the present invention, when the thickness from the exit side light guide surface to the counter light guide surface is h 1 and the thickness from the incident side light guide surface to the counter light guide surface is h 2 , For the ratio h 2 /h 1 ,
h 2 /h 1 ≧0.5
Meet In this case, the optical path of the image light can be secured in the light guide member in consideration of the angle of view.

本発明のさらに別の側面では、映像光のうち映像素子の最も周辺の一端及び他端から射出される成分の主光線の交点であって入射側導光面と射出側導光面との隣接箇所に最も近い交点に関して、当該交点から対向導光面までの距離の値よりも、入射側導光面から対向導光面までの厚みの値のほうが大きい。この場合、当該交点を基準として、導光部材における映像光の光路確保ができる。 According to still another aspect of the present invention, it is an intersection of principal rays of components emitted from one end and the other end of the image element which are the most peripheral of the image element and is adjacent to the incident side light guide surface and the emission side light guide surface. At the intersection closest to the location, the value of the thickness from the incident side light guide surface to the opposite light guide surface is larger than the value of the distance from the intersection to the opposite light guide surface. In this case, the optical path of the image light in the light guide member can be secured with reference to the intersection.

本発明のさらに別の側面では、導光部材は、複数の導光面として非軸対称な曲面を含み、内部に中間像を形成する。この場合、HMDに適した光路長を維持しつつ高画質な画像形成ができる。 In still another aspect of the present invention, the light guide member includes, as a plurality of light guide surfaces, a non-axisymmetric curved surface and forms an intermediate image therein. In this case, a high quality image can be formed while maintaining the optical path length suitable for the HMD.

本発明のさらに別の側面では、入射側導光面は、導光部材のうち自由曲面部に形成され、射出側導光面及び対向導光面は、導光部材のうち平面部に形成される。この場合、自由曲面部において収差補正を可能として良好な画像形成を維持しつつ、平面部においてシースルーを確保できる。 In still another aspect of the present invention, the incident side light guide surface is formed on a free curved surface portion of the light guide member, and the exit side light guide surface and the counter light guide surface are formed on a flat surface portion of the light guide member. It In this case, it is possible to correct aberrations in the free curved surface portion and maintain good image formation, while ensuring see-through in the flat surface portion.

本発明のさらに別の側面では、導光部材において、複数の導光面として、第1面、第2面、第3面及び第4面を有し、第4面は、入射側導光面であり、第3面は、対向導光面であり、第1面は、射出側導光面であり、映像光は、第4面で反射され、第3面で反射され、第1面で反射され、第2面で反射された後、第1面を透過して、観察側に到達する。この場合、複数の導光面としての第1面、第3面及び第4面により、射出側導光面、対向導光面及び入射側導光面を形成できる。 In still another aspect of the present invention, the light guide member has a first surface, a second surface, a third surface and a fourth surface as a plurality of light guide surfaces, and the fourth surface is an incident side light guide surface. And the third surface is an opposing light guide surface, the first surface is an exit side light guide surface, and the image light is reflected on the fourth surface, reflected on the third surface, and on the first surface. After being reflected and reflected by the second surface, it passes through the first surface and reaches the observation side. In this case, the exit side light guide surface, the counter light guide surface, and the incident side light guide surface can be formed by the first surface, the third surface, and the fourth surface as the plurality of light guide surfaces.

本発明のさらに別の側面では、水平画角25°以上の映像表示を行う。この場合、従来に比べてより広画角な画像形成が可能になる。 In still another aspect of the present invention, image display with a horizontal angle of view of 25° or more is performed. In this case, it is possible to form an image with a wider angle of view than in the conventional case.

本発明のさらに別の側面では、導光部材において、映像光の基準入射位置から基準射出位置までの距離が、54mm以下である。この場合、導光部材10として適切なサイズを維持できる。 In still another aspect of the present invention, in the light guide member, the distance from the reference incident position of the image light to the reference emission position is 54 mm or less. In this case, the size suitable for the light guide member 10 can be maintained.

本発明のさらに別の側面では、導光部材は、装着時において観察者の眼の並ぶ方向に沿って映像光を導光する。この場合、横方向について大きくはみ出したデザインとなってしまうことを回避できる。 In still another aspect of the present invention, the light guide member guides the image light along the direction in which the eyes of the observer are aligned when worn. In this case, it is possible to prevent the design from being largely protruded in the lateral direction.

本発明のさらに別の側面では、導光部材は、射出側導光面と対向導光面とを通過させて映像光と外界光とを同時に視認させる。この場合、映像光と外界光とを重畳して観察するシースルーの画像形成により、拡張現実(AR)による視認を観察者にさせることが可能となる。 In still another aspect of the present invention, the light guide member allows the image light and the external light to be visually recognized at the same time by passing through the exit side light guide surface and the opposing light guide surface. In this case, the see-through image formation in which the image light and the external light are superposed and observed makes it possible for the observer to visually recognize in augmented reality (AR).

また、本発明の別の一態様の虚像表示装置は、画像を表示する映像素子と、複数の導光面での反射及び透過により映像素子からの映像光を導光させる導光部材とを備え、複数の導光面のうち、外界光の入射側と反対側に配置されかつ隣接する入射側導光面と射出側導光面とにおいて、射出側導光面を入射側導光面よりも張り出させている。 A virtual image display device of another aspect of the present invention includes a video element that displays an image, and a light guide member that guides video light from the video element by reflection and transmission on a plurality of light guide surfaces. Of the plurality of light guide surfaces, the light guide surface on the exit side and the light guide surface on the exit side, which are arranged on the opposite side to the incident side of the external light and are adjacent to each other, have the light guide surface on the exit side more than the light guide surface on the incident side. It is overhanging.

10…導光部材、20…導光装置、25…水平画角、30…投射光学系、50…光透過部材、80…画像表示装置、100…虚像表示装置、102…フレーム部、102a…中央部、102b…支持体、104…テンプル、105d…外装部材、A1〜A3,B1〜B3,C1〜C3…曲線、AR…適宜、AX…光軸、AX…入射側光軸、CC…中心部、CS…交点、CT…中心点、D…アイレリーフ、DD1〜DD3…領域、EY…位置、GL…映像光、GLc,GLp…成分光、IG…入射側導光面、IP…像面、L…導光部長、LS…投射レンズ、LS1〜LS4…レンズ、Lc…距離、OG…射出側導光面、OP…対向導光面、OX…視軸、PI…入射点、PP…周辺部、PP1,QQ1…成分、PRc,PRp…成分、PT1〜PT3…点、R1〜R3…直線、S11〜S15…面、SP…段差部、SS…接続面、d…段差、h1…厚み、h2…厚み、h2/h1…比、hc,hk,hm…,hp,hQ…距離、i…アイリング径、nd…屈折率、α,α1,α2…反射角、θ1…角度 10... Light guide member, 20... Light guide device, 25... Horizontal angle of view, 30... Projection optical system, 50... Light transmission member, 80... Image display device, 100... Virtual image display device, 102... Frame part, 102a... Center Part, 102b... Support, 104... Temple, 105d... Exterior member, A1 to A3, B1 to B3, C1 to C3... Curve, AR... As appropriate, AX... Optical axis, AX... Incident side optical axis, CC... Central part , CS... Intersection, CT... Center point, D... Eye relief, DD1-DD3... Region, EY... Position, GL... Image light, GLc, GLp... Component light, IG... Incident side light guide surface, IP... Image plane, L... Light guide length, LS... Projection lens, LS1 to LS4... Lens, Lc... Distance, OG... Ejection side light guide surface, OP... Opposing light guide surface, OX... Visual axis, PI... Incident point, PP... Peripheral part , PP1, QQ1... Component, PRc, PRp... Component, PT1-PT3... Point, R1-R3... Straight line, S11-S15... Surface, SP... Step difference portion, SS... Connection surface, d... Step difference, h1... Thickness, h2 ... Thickness, h2/h1... Ratio, hc, hk, hm..., hp, hQ... Distance, i... Eyring diameter, nd... Refractive index, α, α1, α2... Reflection angle, θ1... Angle

Claims (14)

画像を表示する映像素子と、
複数の導光面での反射及び透過により前記映像素子からの映像光を導光させる導光部材と
を備え、
前記複数の導光面のうち、隣接する入射側導光面と射出側導光面と、前記入射側導光面及び前記射出側導光面に対向する対向導光面とに関して、前記入射側導光面から前記対向導光面までの厚みが前記射出側導光面から前記対向導光面までの厚みよりも小さい、虚像表示装置。
A video element that displays an image,
A light guide member for guiding image light from the image element by reflection and transmission on a plurality of light guide surfaces,
Of the plurality of light guide surfaces, the incident side light guide surface and the exit side light guide surface, and the opposing light guide surface facing the incident side light guide surface and the exit side light guide surface, the incident side A virtual image display device in which the thickness from the light guide surface to the counter light guide surface is smaller than the thickness from the exit side light guide surface to the counter light guide surface.
前記導光部材において、前記入射側導光面と前記射出側導光面とについて、前記対向導光面までの厚みに差を生じさせる段差部を有している、請求項1に記載の虚像表示装置。 The virtual image according to claim 1, wherein the light guide member has a step portion that causes a difference in thickness up to the opposing light guide surface between the incident light guide surface and the exit light guide surface. Display device. 前記段差部は、前記入射側導光面と前記射出側導光面との間に、厚み方向について2.5mm以上の差を生じさせる、請求項2に記載の虚像表示装置。 The virtual image display device according to claim 2, wherein the step portion causes a difference of 2.5 mm or more in the thickness direction between the incident-side light guide surface and the exit-side light guide surface. 前記段差部は、3°〜10°のテーパー角を設けて前記入射側導光面と前記射出側導光面とを接続する、請求項2及び3のいずれか一項に記載の虚像表示装置。 The virtual image display device according to claim 2, wherein the step portion has a taper angle of 3° to 10° to connect the incident side light guide surface and the exit side light guide surface. .. 前記射出側導光面から前記対向導光面までの厚みをhとし、前記入射側導光面から前記対向導光面までの厚みをhとした場合に、厚みの比h/hについて、
/h≧0.5
を満たす、請求項1〜4のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
When the thickness from the exit side light guide surface to the counter light guide surface is h 1 and the thickness from the incident side light guide surface to the counter light guide surface is h 2 , the thickness ratio h 2 /h About 1
h 2 /h 1 ≧0.5
The virtual image display device according to any one of claims 1 to 4, which satisfies the above condition.
前記映像光のうち前記映像素子の最も周辺の一端及び他端から射出される成分の主光線の交点であって前記入射側導光面と前記射出側導光面との隣接箇所に最も近い交点に関して、当該交点から前記対向導光面までの距離の値よりも、前記入射側導光面から前記対向導光面までの厚みの値のほうが大きい、請求項1〜5のいずれか一項に記載の虚像表示装置。 An intersection of chief rays of components emitted from one end and the other end of the image light, which are closest to the periphery of the image element, and which is the closest intersection to the incident side light guide surface and the emission side light guide surface. Regarding the above, the value of the thickness from the incident side light guide surface to the opposite light guide surface is larger than the value of the distance from the intersection to the counter light guide surface, according to any one of claims 1 to 5. The virtual image display device described. 前記導光部材は、前記複数の導光面として非軸対称な曲面を含み、内部に中間像を形成する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の虚像表示装置。 The virtual image display device according to claim 1, wherein the light guide member includes non-axisymmetric curved surfaces as the plurality of light guide surfaces, and forms an intermediate image therein. 前記入射側導光面は、前記導光部材のうち自由曲面部に形成され、
前記射出側導光面及び前記対向導光面は、前記導光部材のうち平面部に形成される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
The incident side light guide surface is formed on a free curved surface portion of the light guide member,
The virtual image display device according to claim 1, wherein the exit side light guide surface and the counter light guide surface are formed on a flat surface portion of the light guide member.
前記導光部材において、前記複数の導光面として、第1面、第2面、第3面及び第4面を有し、
前記第4面は、前記入射側導光面であり、
前記第3面は、前記対向導光面であり、
前記第1面は、前記射出側導光面であり、
前記映像光は、前記第4面で反射され、前記第3面で反射され、前記第1面で反射され、前記第2面で反射された後、前記第1面を透過して、観察側に到達する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
In the light guide member, the plurality of light guide surfaces include a first surface, a second surface, a third surface, and a fourth surface,
The fourth surface is the incident-side light guide surface,
The third surface is the opposed light guide surface,
The first surface is the exit-side light guide surface,
The image light is reflected by the fourth surface, reflected by the third surface, reflected by the first surface, reflected by the second surface, and then transmitted through the first surface to be observed. The virtual image display device according to any one of claims 1 to 8, which arrives at.
水平画角25°以上の映像表示を行う、請求項1〜9のいずれか一項に記載の虚像表示装置。 The virtual image display device according to claim 1, which displays an image with a horizontal angle of view of 25° or more. 前記導光部材において、前記映像光の基準入射位置から基準射出位置までの距離が、54mm以下である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の虚像表示装置。 The virtual image display device according to claim 1, wherein a distance from a reference incident position of the image light to a reference emission position of the light guide member is 54 mm or less. 前記導光部材は、装着時において観察者の眼の並ぶ方向に沿って前記映像光を導光する、請求項1〜11のいずれか一項に記載の虚像表示装置。 The virtual image display device according to any one of claims 1 to 11, wherein the light guide member guides the image light along a direction in which an observer's eyes are lined up when worn. 前記導光部材は、前記射出側導光面と対向導光面とを通過させて前記映像光と外界光とを同時に視認させる、請求項1〜12のいずれか一項に記載の虚像表示装置。 13. The virtual image display device according to claim 1, wherein the light guide member allows the image light and the external light to be visually recognized at the same time by passing through the exit side light guide surface and the counter light guide surface. .. 画像を表示する映像素子と、
複数の導光面での反射及び透過により前記映像素子からの映像光を導光させる導光部材と
を備え、
前記複数の導光面のうち、外界光の入射側と反対側に配置されかつ隣接する入射側導光面と射出側導光面とにおいて、前記射出側導光面を前記入射側導光面よりも張り出させている、虚像表示装置。
A video element that displays an image,
A light guide member for guiding image light from the image element by reflection and transmission on a plurality of light guide surfaces,
Among the plurality of light guide surfaces, in the incident light guide surface and the exit light guide surface which are arranged on the opposite side to the incident side of the external light and are adjacent to each other, the exit light guide surface is the incident light guide surface. A virtual image display device that is more prominent.
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